[发明专利]手性双膦配体与手性催化剂及制备、应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及咪唑、咪唑阳离子修饰的手性双膦配体、手性催化剂和制备方法，以及钌二溴络合物在β-酮酸酯的不对称催化氢化方面的应用，属于化工技术的有机物合成领域。

背景技术

手性膦配体是构成手性过渡金属催化剂的重要组成部分。通过设计合成手性膦配体，与过渡金属络合制备高活性和高立体选择性的手性催化剂是不对称催化反应的核心问题。迄今为止，人们已合成了数以千计的手性膦配体，其中具有C₂轴对称性的BINAP具有很强的手性识别能力，被广泛应用于各种不对称催化反应中。如，Ru-BINAP是目前公认的不对称氢化反应的高效催化剂，可用于各种官能化烯烃和酮的还原，如：α，β-不饱和羧酸、β-酮酸酯、β-羟基酮和简单酮等。尽管BINAP在不对称催化中获得了大量成功的应用，但一直以来由于受到昂贵的手性催化剂循环再生问题的困扰，其工业应用的例子非常有限。

近年来，以绿色溶剂离子液体(ILs)作为可回收的催化剂载体的液液两相催化体系受到极大的关注。BINAP的手性钌络合物能够被固载在ILs中，应用于一些官能化烯烃和酮的氢化反应，并保持较高的活性和立体选择性(Tetrahedron：Asymmetry1997，8，177-179；Tetrahedron：Asymmetry2001，12，1825-1828；J.Am.Chem.Soc.2001，123，1254-1255；Green Chem.2003，5，123-128；J.Organomet.Chem.2005，690，3558-3566；Appl.Catal.A 2009，366，160-165；Tetrahedron Lett.2006，47，1311-1313.)。但是由于BINAP是弱极性分子，与ILs相的亲和力较弱，在将氢化产物从ILs中萃取分离时存在手性催化剂向产物相流失的风险。膦配体分子中引入“ionic tags”是增强手性催化剂与ILs亲和力的有效途径。如将磷酸(Chem.Commun.2003，1912-1913；Tetrahedron Lett.2005，46，595-597.)和氨基(Tetrahedron：Asymmetry2004，15，2219-2221.)等极性基团组装到BINAP分子骨架中能够有效抑制手性催化剂的流失并增强其在ILs中的稳定性。但到目前为止，尚未见到咪唑和咪唑阳离子修饰的BINAP手性双膦配体及其在离子液体中的应用被报道。

发明内容

本发明所述的手性双膦配体与手性催化剂及制备、应用方法，其发明目的在于针对上述现有技术中存在的缺点而基于新型的咪唑和咪唑阳离子修饰的BINAP手性双膦配体的制备方法，通过在BINAP分子骨架的5，5’位引入咪唑和咪唑阳离子而合成，咪唑和咪唑阳离子组装到手性膦配体分子中能够有效增强手性催化剂在离子液体中的稳定性以及其与咪唑型离子液体之间的亲和力(Chem.Commun.2003，2624；Adv.Synth.Catal.2007，349，1803；Adv.Synth.Catal.2007，349，609)，避免在循环过程中催化剂的流失。

另一发明目的是，通过双膦配体的钌二溴络合物应用于β-酮酸酯的不对称催化氢化反应，以具备较之于未修饰的BINAP明显的高活性和高对映选择性。

发明目的还在于，通过将咪唑和咪唑阳离子组装到BINAP的分子中，以显著增强手性催化剂在ILs中的稳定性和对ILs的亲和力，有效抑制钌催化剂的流失，改善了手性催化剂的可再生性能，克服了现有技术中无法解决的手性催化剂循环再生的问题。

为实现上述发明目的，所述咪唑修饰的手性双膦配体，具有以下化学结构式：

其中，咪唑修饰的手性双膦配体的立体构型为S型或R型。

一种咪唑阳离子修饰的手性双膦配体，是由咪唑修饰的手性双膦配体与氢溴酸反应而得到具有以下化学结构式的化合物，

其中，咪唑阳离子修饰的手性双膦配体的立体构型为S型或R型。

针对上述咪唑修饰的手性双膦配体的制备方法，包括有以下制备过程：

第一步，在有机溶剂中，以(S)-5，5’-二溴-2，2’-双二苯基氧化膦-1，1’-联萘3a或(R)-5，5’-二溴-2，2’-双二苯基氧化膦-1，1’-联萘3b为原料与咪唑在卤化亚铜、L-脯氨酸、无机碱存在下经C-N键偶联反应生成4a，4b或4c，4d，反应温度为70～150℃，反应时间20～48小时；